風電設(shè)備行業(yè)市場分析

風電設(shè)備行業(yè)市場分析一、風電深遠海已成產(chǎn)業(yè)趨勢，打開海上風電發(fā)展天花板1.1、陸風經(jīng)歷快速發(fā)展后增速趨緩，海風成為風電領(lǐng)域新增長點公開信息顯示，目前國家規(guī)劃未來近海100GW，深遠海300GW。據(jù)國家能源局委托水電總院牽頭開展的全國深遠海海上風電規(guī)劃，全國共將布局41個海上風電集群，預計深遠海海上風電總?cè)萘考s達290GW。我們認為十五五期間深遠海風市場空間將進一步打開，有望開發(fā)150-200GW，海風年均新增裝機規(guī)模將由十四五期間年均15GW向十五五期間年均30-40GW進發(fā)。我國目前海風累計裝機量約30GW，若考慮近海遠?？傆?00GW未來發(fā)展空間（這部分預計規(guī)劃到十五五、十六五），則還有10倍的廣闊成長空間。1.2從行業(yè)空間成長彈性來看，錨鏈、塔筒樁基、海纜環(huán)節(jié)彈性較大風電向深遠海發(fā)展已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)趨勢，深遠海發(fā)展將為海上風電裝備制造帶來新的發(fā)展機遇，我們推薦關(guān)注以下環(huán)節(jié)：漂浮式風電錨鏈、基礎(chǔ)；海纜、塔筒、柔性直流送出工程。我們對深遠海風發(fā)展帶來的增量設(shè)備環(huán)節(jié)進行彈性測算，分析各環(huán)節(jié)增長情況做出以下核心假設(shè)（1）全國2023-2025年、2030年海風新增裝機分別為10、15、20、45GW；（2）全國2023-2025年、2030年柔性直流海纜占比分別為8%、10%、20%、80%；（3）全國2023-2025年、2030年海風葉片碳纖維滲透率分別為40%、45%、50%、100%。二、產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)分析：錨鏈、浮體、樁基、電纜彈性大2.1錨鏈：漂浮式市場從0到1，空間大、格局好許多海域受風能資源、海水深度、海床條件限制，固定式海上風電發(fā)展受限，必須利用漂浮式海上風電開發(fā)深遠海資源；漂浮式技術(shù)能夠把可開發(fā)的海上風電資源總量放大10倍。一般而言，我們認為水深超過50~60m即需要使用到漂浮式風力發(fā)電機組，全球80%的海風資源潛力均在水深超過60m的海域；隨著近海資源逐步開發(fā)結(jié)束、深遠海推進節(jié)奏加快，漂浮式將是未來深遠海的主要技術(shù)之一。不同于傳統(tǒng)的固定式海上風電機組，漂浮式形式使得風電機組“漂”在水面上。風機通過塔筒立于浮體上，而浮體下方通過系泊系統(tǒng)起到固定作用。從海外的情況來看，海外已率先進入漂浮式商業(yè)化階段，“十四五”期間開始放量。我國漂浮式海風發(fā)展相對較慢，當前已正式進入商業(yè)化開發(fā)階段，預計十五五將迎來更大發(fā)展。2012~2017年處于技術(shù)研究階段；2018~2022年推進單臺漂浮式樣機掛機運行，2022年12月海南萬寧100萬千瓦漂浮式項目開工啟動，是全世界最大的商業(yè)化漂浮式項目，標志著我國漂浮式項目進入下一個商業(yè)規(guī)?；_發(fā)階段。根據(jù)GWEC測算，2021~2025年全球漂浮式海風項目新增裝機量將從57.1MW提升至1048MW（GlobalOffshoreWindReport2022最新預測版本，較2021年預測數(shù)值均有上調(diào)），年均復合增速79%，其中我國0→200MW（此處對GWEC預測進行修正，預計海南萬寧漂浮式項目并網(wǎng)200MW），海外57.1→848MW；2026~2031年全球裝機量將從1166MW提升至9900MW，年均復合增速53%，其中我國0→1100MW，海外1166→8800MW。從固定式風電機組轉(zhuǎn)向漂浮式風電機組，由于其基礎(chǔ)形式發(fā)生變化，漂浮式機組改為由浮體承載漂浮在海面上，因此需要系泊系統(tǒng)將漂浮式機組的位置與運動進行約束，由此增加了系泊系統(tǒng)環(huán)節(jié)（包括錨鏈、配重塊、吸力錨本體、張緊器等）。我們判斷，隨著漂浮式項目規(guī)?；ㄔO(shè)，以及機組大型化攤薄錨鏈使用量，錨鏈價值量將有所下降以滿足經(jīng)濟性要求；而隨著水深提升，錨鏈長度繼續(xù)加長，所需的錨鏈價值量將繼續(xù)提升。我們根據(jù)GWEC對全球漂浮式項目的預測，核心假設(shè)水深：海外漂浮式風電項目水深幾乎為國內(nèi)的2倍，假設(shè)價值量60億元/GW，我國漂浮式風電海域相對較淺，假設(shè)價值量30億元/GW，后續(xù)隨著向深水區(qū)開發(fā)價值量繼續(xù)提升。據(jù)此我們測算得到2021~2025年錨鏈市場空間從3億元增長至59億元，復合增速104%；2025~2030年市場空間從59億元增長至555億元，復合增速57%。此外，錨鏈行業(yè)壁壘高，對應企業(yè)亞星錨鏈、巨力索具擁有錨/索相關(guān)經(jīng)驗漂浮式風電系泊系統(tǒng)傳承于海洋油氣平臺系泊系統(tǒng)，對抗拉強度要求為至少R3及以上，當前隨著機組變大、對經(jīng)濟性的要求，抗拉強度要求有提升至R4及以上的趨勢。等級強度提升需要長期的技術(shù)積累以及嚴苛的當?shù)卣J證，目前能夠量產(chǎn)R4級及以上錨鏈的企業(yè)僅亞星錨鏈、西班牙Vicinay。2.2風機基礎(chǔ)：水深提升/大型化提升基礎(chǔ)用量，導管架/漂浮式浮體難度提升目前投產(chǎn)、在建的海風項目風機基礎(chǔ)形式以單樁和導管架為主。其中單樁基礎(chǔ)是目前應用最廣泛的基礎(chǔ)形式，適用于淺、中等水深場址，是近海淺水區(qū)不嵌巖情況下的首選基礎(chǔ)。而導管架是適用范圍最廣的基礎(chǔ)形式，可滿足10~50m水深要求，適用于大部分地質(zhì)條件。隨著水深提升和風機大型化，風電基礎(chǔ)用量提升，同時漂浮式浮體有望成為新的應用形式。固定式風機基礎(chǔ)有望從單樁逐步轉(zhuǎn)向?qū)Ч芗?。兩個核心變化：①水深提升。行業(yè)內(nèi)普遍認為單樁、導管架分別適合于40m以內(nèi)、50~80m水深；隨著深遠海推進，固定式風機基礎(chǔ)形式有望逐步向?qū)Ч芗軆A斜。②風機大型化。據(jù)測算，14MW風機疲勞載荷約為6MW風機的2~3倍，疲勞問題異常突出，從單樁過渡到導管架可有效解決這一問題。當前單樁形式重量約1000~2000噸，而使用導管架后單機導管架重量將提升至2000~4000噸，我們判斷單MW重量將伴隨基礎(chǔ)形式變化而提升。從固定式項目走向漂浮式項目，風機基礎(chǔ)形式改為浮體。漂浮式的發(fā)展將帶來風機基礎(chǔ)形式轉(zhuǎn)向浮體，當前常見浮體結(jié)構(gòu)包括張力腿、半潛式、立柱式，適合不同的水深。從國內(nèi)外典型漂浮式項目風機基礎(chǔ)重量來看，當風機大小位于5~6MW范圍內(nèi)，風機浮體單位重量接近60萬噸/GW，大型化風機（如Kincardine項目9.5MW風機，華能清能院17MW風機）能夠攤薄部分浮體重量，單位重量位于30~40萬噸/GW。而根據(jù)中國電建對于海南萬寧100萬千萬漂浮式項目（使用16.6MW風機）的測算，單臺風機使用的浮體重量約6000噸，對應單位重量36萬噸/GW。據(jù)此我們測算得到塔筒+風機基礎(chǔ)的市場空間：2022~2025年塔筒+風機基礎(chǔ)市場空間從63億元增長至528億元，復合增速103%；2025~2030年市場空間從528億元增長至2179億元，復合增速60%。我們認為，基礎(chǔ)形式變化考驗基地與碼頭能力，提前布局的企業(yè)將占據(jù)優(yōu)勢。隨著風機基礎(chǔ)形式的變化，單樁一般重量達1000~2000噸，導管架則為2000~4000噸，浮體重量達到5000~6000t，且導管架與浮體的高度將顯著提升，這對于碼頭的運輸能力以及生產(chǎn)基地的設(shè)計提出了較高要求，一般認為具備浮體運輸能力的碼頭應達到泊位水深大于15m，且盡量接近風場，縮短拖航距離。因此我們認為具備提前布局導管架、漂浮浮體的企業(yè)將在未來占據(jù)優(yōu)勢，如海力風電、天順風能、大金重工、泰勝風能、潤邦股份。2.3海纜：十四五、十五五期間單GW價值量整體穩(wěn)定，十四五后期產(chǎn)能緊張考慮深遠海項目將成為遠期主流，未來在海纜應用方面，柔性直流海纜的占比將持續(xù)提升。我們考慮柔直海纜占比從2023年8%提升至2025年80%，來測算海纜環(huán)節(jié)的遠期空間擴大、單GW價值量整體有保持穩(wěn)定。我們對2022-2025年海纜行業(yè)整體的供需情況進行測算，測算顯示，2024、2025年，海纜供給將呈現(xiàn)緊張局面?？偣┙o略低于總需求，且海纜擴產(chǎn)周期較長，通常要1.5-2年時間，短期內(nèi)行業(yè)產(chǎn)能剛性較強。區(qū)分海纜頭部企業(yè)和二線企業(yè)來看，2024、2025年，頭部企業(yè)的海纜產(chǎn)能將無法滿足行業(yè)需求，由于海纜招標距離海風并網(wǎng)通常1年左右時間，因此，在招投標層面，2023年，二線企業(yè)就會開始享受到一線企業(yè)外溢的海纜訂單。我們認為，海纜系統(tǒng)市場規(guī)模2022-2025年復合增速超100%，2025-2030年復合增速15%（主要是基數(shù)提升的原因）；十四五、十五五期間仍然具備較強的抗通縮屬性。我們對2022-2025年海纜行業(yè)整體的供需情況進行測算，測算顯示，2024、2025年，海纜供給將呈現(xiàn)緊張局面。2024、2025年，頭部企業(yè)的海纜產(chǎn)能將無法滿足行業(yè)需求，在訂單層面，2023年，二線企業(yè)就會開始享受到一線企業(yè)外溢的海纜訂單。2.4碳纖維：行業(yè)高增長+國產(chǎn)替代雙輪驅(qū)動，規(guī)?；髮⒂瓉砜焖侔l(fā)展全球碳纖維需求的前三大應用領(lǐng)域依次為風電葉片、休閑體育、航空航天。根據(jù)2021年全球碳纖維需求應用市場情況來看，風電葉片市場占比29%、休閑體育市場占比16%、航空航天市場占比14%。我國碳纖維進口量近年來快速增長，2021年，我國碳纖維進口量5791噸，2022年增長至1.03萬噸；碳纖維國產(chǎn)化比例從2016年20%提升至2021年47%，我們預計2022年我國碳纖維國產(chǎn)化率將達到50%，未來國產(chǎn)化率也將持續(xù)提升。2.5柔性直流：深遠海風的標配，隨開發(fā)量、滲透率提升市場空間有望迅速增長柔性直流可以避免交流長電纜導致的電容升壓效應，經(jīng)濟上也更適合深遠海風由于交流電下電容效應的存在，一段交流線路空載時也有電流通過，為電容電流，電容電流提供無功功率，將導致線路末端電壓升高。根據(jù)電容計算公式極板間距離較小（d值較?。?，絕緣材料較空氣介電常數(shù)為高（ε值較大），因此其單位長度的電容值遠較架空導線為高，因此帶來的無功升壓效應也較架空導線嚴重得多，且線路越長、電壓等級越高，該現(xiàn)象越嚴重。柔性直流不但沒有交流長電纜的電容升壓效應，且由于采用了基于IGBT的VSC電壓源型換流器，可以獨立調(diào)節(jié)有功、無功輸出，因而不需要交流電網(wǎng)提供電壓支撐，可以向無源系統(tǒng)供電。因此柔性直流特別適合海島供電、海上風電送出等場景。從經(jīng)濟上看，交流海纜由于趨膚效應等因素的存在，在同等截面積的情況下輸送容量較直流電纜為低。因此，采用直流送出可以減少用纜量，從而減少了銅等金屬的使用，降低造價。因此雖然采用柔性直流時換流站設(shè)備造價更高，但與交流相比，線路越長，造價越省。柔直海外已有批量應用、我國目前僅一個建成項目但前景廣闊目前歐洲部分國家的海上風電項目離岸距離較遠，采用柔直海纜進行輸送。截至2021年底，德國已投運及在建海上風電工程共9個，其中已投運7個，調(diào)試及在建工程2個。2021年11月8日并網(wǎng)發(fā)電的三峽如東海上風電項目是我國首個柔性直流海風項目，也是世界上電壓等級最高、輸送容量最大的柔直海風送出工程。該項目采用±400kV電壓等級，匯集如東三峽H6、H10、中廣核H8共1100MW裝機并入江蘇電網(wǎng)。海上風電柔性直流送出工程的核心在于換流站。根據(jù)《江蘇如東1100MW海上風電項目陸上換流站工程環(huán)境影響報告書》，陸上換流站工程主要設(shè)備包括1100MW柔性直流單元（柔性直流閥廳、啟動回路室、戶內(nèi)直流場等）、(3+1)×410MW聯(lián)接變（單相雙繞組），以及500kV母線、出線間隔等，工程總靜態(tài)投資10.4056億元。換流閥為柔直換流站最核心的設(shè)備，IGBT為換流閥最核心的零部件柔性直流換流站最核心的設(shè)備為換流閥，根據(jù)2019年9月28日《許繼電氣股份有限公司關(guān)于控股股東項目中標的公告》，三峽如東海上風電柔性直流輸電示范項目換流閥設(shè)備采購中標價為3.75億元，考慮換流容量為1100MW，折合單GW價值量約3.41億元/GW，由于陸上、海上換流容量相同，設(shè)備參數(shù)近似，因此陸上換流閥價值量也約為3.75億元?？紤]目前我國已將海上柔直工程電壓等級做到±500kV（建設(shè)中的三峽陽江青洲五、七海上風電項目），隨電壓等級的提高，對換流閥組件耐壓、參數(shù)要求會有所提高，因此可合理假設(shè)海上風電柔直項目換流閥價值量（海上+陸上）在6.8-7億元/GW之間。換流閥的基本結(jié)構(gòu)為基于IGBT全控型器件的VSC電壓源型MMC多電平換流器，IGBT器